Cap 8 Sistemas de potncia a vapor 8

Cap. 8 – Sistemas de potência a vapor 8. 1 – Modelando sistemas de potência a vapor

Central de Pego – Portugal – 584 MW

8. 2 – Análise de sistemas de potência a vapor

8. 2. 1 – Trabalho e transferência de calor Equação da cons. da energia : Turbina expansão adiabática Condensador: Bomba compressão adiabática Caldeira:

Eficiência ou rendimento do ciclo: Razão de trabalho reversa: Ciclo de Rankine ideal: Processso 1 -2 : Expansão isentrópica do fluido de trabalho => vapor saturado (1) a mistura (2) Processso 2 -3 : Rejeição de calor a pressão constante => mistura (2) a liquido saturado (3) Processso 3 -4 : Compressão isentrópica do fluido => liquido saturado (3) a líquido comprimido (4) Processso 4 -1 : Transferência de calor a pressão constante => liquido comprimido (4) a vapor saturado (1)

Turbina a vapor multi-estágios

Exemplo 8. 1 : Calcular: Potência líquida = 100 MW a) Eficiência térmica: b) razão de trabalho reversa c) vazão de vapor em kg/h d) taxa de transferência de calor que entra e) taxa de transferência de calor que sai f) vazão de água de arrefecimento (Tent = 15 o. C e Tsai = 35 o. C)

Ponto 1 do ciclo: Vapor saturado a 8 MPa tabela A-3 => h 1 = 2758 k. J/kg => s 1 = 5, 7432 k. J/kg. K Ponto 2: 1 -2 Mistura líquido-vapor a 0, 008 MPa Expansão isoentrópica => s 2 = 5, 7432 k. J/kg. K Título x 2 Entalpia h 2 Ponto 3: líquido saturado a 0, 008 MPa Ponto 4: líquido saturado a 8 MPa h 3 = 173, 88 k. J/kg h 4 = 173, 88+1, 008 x 10 -3. (8 -0, 008)x 106 / 103 k. J/kg = 173, 88 + 8, 06 k. J/kg h 4 = 181, 94 k. J/kg

Trabalho líquido por kg de fluido h 1 = 2. 758 k. J/kg h 4 = 181, 9 k. J/kg h 3 = 173, 9 k. J/kg h 2 = 1. 795 k. J/kg a) b) c) d) e)

8. 2. 3 – Efeitos da pressão na caldeira e no condensador

Comparação com ciclo de Carnot

8. 2. 4 – Irreversibilidades e perdas principais Eficiência isentrópica da turbina T Eficiência isentrópica da bomba s

Exemplo 8. 2 : Calcular: Ciclo com irreversibilidades Eficiência da turbina e da bomba = 85% Potência líquida = 100 MW a) Eficiência térmica: b) razão de trabalho reversa c) vazão de vapor em kg/h d) taxa de transferência de calor que entra e) taxa de transferência de calor que sai

Ponto 1 do ciclo: Vapor saturado a 8 MPa tabela A-3 => h 1 = 2758 k. J/kg => s 1 = 5, 7432 k. J/kg. K Ponto 2: 1 -2 Mistura líquido-vapor a 0, 008 MPa Expansão isoentrópica => s 2 = 5, 7432 k. J/kg. K Entalpia h 2 s Entalpia h 2 Título x 2 Ponto 3: Ponto 4: líquido saturado a 0, 008 MPa h 3 = 173, 88 k. J/kg líquido saturado a 8 MPa h 4 = 173, 88+9, 48 =183, 36 k. J/kg

Trabalho líquido por kg de fluido h 1 = 2. 758 k. J/kg h 4 = 183, 4 k. J/kg h 3 = 173, 9 k. J/kg a) b) c) d) e) h 2 = 1. 939 k. J/kg

8. 3 – Superaquecimento e reaquecimento

Exemplo 8. 3 : Ciclo sem irreversibilidades Potência líquida = 100 MW Eficiência do ciclo = 40, 3 % Transferência de calor na caldeira = 248 MW Transferência de calor no condensador = 148 MW

Exemplo 8. 4 : Ciclo com irreversibilidades Eficiência isentrópica da turbina = 85% Potência líquida = 100 MW Eficiência do ciclo = 35, 1 % Transferência de calor na caldeira = 285 MW Transferência de calor no condensador = 185 MW

8. 4 – Ciclo de potência a vapor regenerativo 8. 4. 1 – Aquecedores de água abertos (misturador)

Exemplo 8. 5 : Eficiência do ciclo = 36, 9 % Ciclo com irreversibilidades Eficiência isentrópica da turbina = 85 % Potência líquida = 100 MW Transferência de calor na caldeira = 271 MW Transferência de calor no condensador = 171 MW

8. 4. 2 – Aquecedores de água de alimentação fechados

8. 4. 3 – Aquecedores de água de alimentação múltiplos

Exemplo 8. 6 : Ciclo sem irreversibilidades Potência líquida = 100 MW Eficiência do ciclo = 43, 1 %

Sétima lista de exercícios 8. 12 - 8. 16 - 8. 26